三极管及场效应管原理及参数 .pdfVIP

晶体三极管

一、三极管的电流放大原理

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，

但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介

绍NPN硅管的电流放大原理。

图1、晶体三极管（NPN）的结构

图一是NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见发射区与基区

之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b

和集电极。

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处

于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。

在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控

制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流

子（控穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的

电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流Ie。

由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，

只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给，

从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得：

Ie=Ib+Ic

这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，

Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：

β1=Ic/Ib

式中：β--称为直流放大倍数，

集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：

β=△Ic/△Ib

式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者

不作严格区分，β值约为几十至一百多。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大

作用。

二、三极管的特性曲线

1、输入特性

图2（b)是三极管的输入特性曲线，它表示Ib随Ube的变化关系，其特点是：1）当Uce在0-2伏范围内，

曲线位置和形状与Uce有关，但当Uce高于2伏后，曲线Uce基本无关通常输入特性由两条曲线（Ⅰ和Ⅱ）

表示即可。

2）当Ube＜UbeR时，Ib≈O称（0～UbeR)的区段为“死区”当Ube＞UbeR时，Ib随Ube增加而增加，放大

时，三极管工作在较直线的区段。

3）三极管输入电阻，定义为:

rbe=(△Ube/△Ib)Q点，其估算公式为：

rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）

rb为三极管的基区电阻，对低频小功率管，rb约为300欧。

2、输出特性

输出特性表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数）从图2（C）所示的输出特性可见，它分为三个区域：

截止区、放大区和饱和区。

截止区当Ube＜0时，则Ib≈0，发射区没有电子注入基区，但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流

通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为几微安，锗管约为几十微安至几百微安，它与集电极反

向电流Icbo的关系是：

Iceo=(1+β)Icbo

常温时硅管的Icbo小于1微安，锗管的Icbo约为10微安，对于锗管，温度每升高12℃，Icbo数值增加

一倍，而对于硅管温度每升高8℃，Icbo数值增大一倍，虽然硅管的Icbo随温度变化更剧烈，但由于锗管

的Icbo值本身比硅管大，所以锗管仍然受温度影响较严重的管，放大区，当晶体三极管发射结处于正偏而

集电结于反偏工作时，Ic随Ib近似作线性变化，放大区是三极管工作在放大状态的区域。

饱和区当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。根据三极管发

射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。

图2、三极管的输入特性与输出特性

截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域，三极管和导通时，工作点落在饱和区，三极管截止时，

工作点落在截止区。

三、三极管的主要参数

1、直